水刀超高壓泵的特點是壓力更高、流量更小,且機組功率也比高壓泵小,因此其閥的功能是將控制與溢流合二而一。在與高壓閥原理相同的前提下,結構上著重注意閥芯的設計。
控制閥采用錐桿閥芯,該閥芯壓在閥座上便切斷了流體。用長手柄平緩旋轉保證了流體的可靠控制。閥芯除了采用很小的銳角錐桿外,還可采用鋼球或可調錐閥芯。前者壓入被密封表面時,防止了錐桿的楔進后者則將錐閥芯與閥桿分為兩件,或者鉚接,錐閥芯1用銷2固定在閥桿3端部,其旋轉不受約束,自動調心對中。
端部帶鉆孔的閥芯,它較理想地改善了錐端的閥密封工況,因為在這種情況下,介質壓力將使錐端膨脹而壓緊密封。
閥改變了在閥桿施力的傳統做法,閥桿2不作往復運動,閥桿和閥體3的密封呈彈性套筒原理設置。調節螺柱5,閥體3相對箍架4運動;在此運動過程中,閥桿2關閉閥體上的孔;當反向調節螺柱5,由蝶簧1的彈簧力使閥開啟。
在閥的動作過程中,閥線逐漸擠壓,其結果增加了閥與閥座間的接觸面積,所以關閉閥的力也逐漸加大。
液壓閥某種程度上避免了上述缺點,當油供人腔體時閥就關閉。活2在圖示方向運動,閥桿3置于密封4中。當缸體1內油壓下降時,彈簧5的作用使閥開啟。如果將油缸改為氣缸,氣缸活塞通過杠桿與閥桿連接,同樣達到強制啟閉超高壓閥的目的。這種閥如同一個小增壓器。
在高壓管路中,往往要求單向流動,因而需要設置高壓單向閥。閥芯自動開啟與復位、工作壓力高(80-400MPa)、外形尺寸小是這類閥的特點。
不同型式與用途的單向閥。圖a為錐閥結構,錐芯表面為0形圈密封。高壓流體克服彈簧力打開闊芯通過流道;當截止或旁通高壓流體時,彈力又迫使閥芯關閉。僅將錐閥改為球閥。這兩種閥都能做到一旦不要求單向流時則可防止流。限于垂直安裝,當由于操作者失誤或管路故障突然出現流體脈動現象時,為保護壓力和其他壓力儀器(如傳感器)而設置此單向閥。這種閥無彈簧預載,由于閥芯自重使閥平時處于開啟狀態;當突發意外時,流體自下而上頂起并關閉閥芯,從而斷開高壓流體,保護壓力表等;當閥芯上下壓力達到平衡時則自動下落回座。
手動截止閥也是一種常用的流體控制閥,它憑借閥隙節流來控制管路壓力。在超高壓下閥線壽命較短。為了使閥芯自動對中,將閥芯與閥體分開相嵌連,閥芯與閥桿球面點接觸,這是截止閥常用的方法。眾所周知,射流的壓力是噴嘴形成的,形成的前提就是要有性能可靠的密封。
高壓、超高壓的靜密封、旋轉密封、往復密封足高壓水射流設備的重要組成部分,它們的壽命標志著成套設備的運行可靠性。凡研究高壓水射流技術,都必須以極大的精力攻克密封技術關,因為密封技術的成敗直接關系到水射流壓力、流量工況的實現。
壓力越高、介質黏性越小,密封難度就越大,技術含量就越高。對每一特定情況,密封的方法取決于被密封件的具體設計。而對每一處成功的密封,設計之外的精加工、裝配、檢驗又往往更為重要。本章著重介紹水刀泵(增壓器)、閥、噴槍、噴頭接頭的高壓密封。